长期土壤加温对微生物活动和碳循环的影响

经过至少50年的原地加温处理后，以土壤质量单位表示的土壤微生物活动，包括微生物生长（图1a，P=0.6479），呼吸（图1b，P=0.3603）和有机碳吸收（图1c，P=0.2822），在环境和加温处理的田间试验区之间没有差异。微生物碳利用效率（CUE），一种将微生物生长与土壤碳损失联系起来的指标17,22，在环境和加温处理的田间试验区之间也保持不变（图1d，P=0.4028）。这一结果适用于高达6°C的加温处理，因此包括了最严重的IPCC气候预测（RCP8.5情景：到2100年为3.7±0.7°C；参考文献1）。

尽管如此，加温土壤中的碳含量每°C温度变化可减少11.1±3.5%（附图1a；P=0.0001），相当于每°C土壤有机碳库的1.2吨/公顷（数据未显示）。鉴于微生物活动是土壤碳损失的主要途径1,3，我们假设加温暂时加速了微生物活动，导致了单位土壤的CO2释放和田间观测到的碳损失。通过孵育实验证实了这一假设，在这个实验中，将环境温度土壤加温六周，微生物生长加速了62±22%（附图2a，P=0.0046），呼吸加速了40±14%（附图2b，P=0.0200），吸收加速了38±10%（附图2c，P=0.0097）。

综上所述，我们的田间和孵育实验数据表明：

短期土壤加温加速土壤微生物生理活动，导致更大的土壤碳释放。2. 长期（几十年）土壤加温后，土壤微生物对加温产生适应性，加温引起的CO2释放停止，微生物活动和碳利用效率与未加温土壤无异。

本研究结果表明，土壤微生物对长期加温具有适应性，可能对减缓气候变化起到积极作用。